化工原理课程设计
乙醇——水混合液精馏塔设计
刘入菡
应用化学专业应化1104班学号110130106
指导教师顾明广
摘要
本设计为分离乙醇—水混合物，采用筛板式精馏塔。精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件，实现传质过程的设备。它是利用混合物中各组分挥发能力的差异,通过液相和气相的回流，使混合物不断分离，以达到理想的分离效果。
选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压，进料为泡点进料，回流是泡点回流。塔顶冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加热方式是使用再沸器。
精馏过程的计算包括物料衡算，热量衡算，塔板数的确定等。然后对精馏塔进行设计包括：塔径、塔高、溢流装置。最后进行流体力学验算、绘制塔板负荷性能图.
乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作.浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高.4、气体压强降及液面落差较小.5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统,但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统,浮阀塔也能正常操作。
关键词：乙醇水精馏浮阀塔连续精馏塔板设计
目录
前言 (1)
第一章设计任务书 (2)
1.1、设计条件 (2)
1。2、设计任务 (2)
1。3、设计内容 (3)
第二章设计方案确定及流程说明 (5)
第三章塔板的工艺设计 (7)
3。1、全塔物料衡算 (7)
3。2、塔内混合液物性计算 (8)
3。3、适宜回流比 (15)
3。4、溢流装置 (21)
3。5、塔板布置与浮阀数目及排列 (22)
3.6、塔板流体力学计算 (25)
3。7、塔板性能负荷图 (29)
3。8、塔高度确定 (33)
第四章附属设备设计 (35)
4.1、冷凝器的选择 (35)
4。2、再沸器的选择 (36)
第五章辅助设备的设计 (38)
5。1、辅助容器的设计………………………………………………
38
5。2、管道设计………………………………………………………
39
第六章控制方案 (42)
第七章设计心得与体会 (42)
附录一主要符号说明 (43)
附录二塔计算结果表 (45)
附录三管路计算结果表 (47)
文献综述 (48)
前言
乙醇（C2H5OH），俗名酒精,是基本的工业原料之一，与酸碱并重，它作为再生能源犹为受人们的重视。工业上常用发酵法(C6H10O5)n和乙烯水化法制取乙醇。乙醇有相当广泛的用途，除用作燃料，制造饮料和香精外，也是一种重要的有机化工原料，如用乙醇制造乙酸、乙醚等；乙醇又是一种有机溶剂,用于溶解树脂，制造涂料。
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度,要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离.化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的,塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外,还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。
浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168—68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种,但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，才用轻阀.浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大.2、操作弹性大。3、塔板效率高.4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统,浮阀塔也能正常操作.
一设计任务书
1.1 设计条件
⑴处理量：106000吨/年
⑵操作条件:
精馏塔塔顶压强：1。 03 atm(绝对压强）
进料液状态：自选
回流比：自选
加热蒸汽压力:低压蒸汽
单板压降：75mm液柱
乙醇—水平衡数据自查
⑶液料组成(质量分数):45%
⑷塔顶产品质量组成(质量分数）：93％
⑸塔顶易挥发组分回收率：99％
⑹每年实际生产天数:330天
1。2 设计任务
⑴精馏塔的物料衡算
⑵塔板数的确定
⑶精馏塔的工艺条件及有关数据的计算
⑷精馏塔的塔体工艺尺寸的计算
⑸塔板主要工艺尺寸的计算
⑹塔板的流体力学验算
⑺塔板负荷性能图
⑻精馏塔接管尺寸的计算
1.3设计内容
⑴工艺设计
①选择工艺流程和工艺条件
1）加料方式：贮罐加料泵精馏塔。
2）进料热状态：泡点进料，进料根据能量充分合理利用和节能原则，可利用塔顶蒸汽的冷凝热对料液进行预热至沸点。
3）塔顶蒸汽冷凝方式：在分凝器中利用塔顶蒸汽的冷凝热对料液进行预热,饱和液体进入回流罐，饱和气体然后在全凝器中进一步冷凝成饱和液体进入回流罐。
4）再沸器加热方式：间接加热。
5）塔顶产品的出料状态：塔顶产品冷却至常温后进产品贮槽。塔底采出物流的能量另作它用.
⑵精馏工艺计算
①物料衡算确定各物料流量。
②确定适宜回流比。
⑶精馏塔设备设计
①塔板设计和流体力学计算
对精馏段和提馏段分别进行塔板设计和流体力学计算.确定溢流装置的设计，塔盘布置，塔盘流动性能的校核。
②绘制塔板汽液负荷性能图
分别画出精馏段和提馏段的塔板汽液负荷性能图。
③精馏塔机械结构和塔体附件
a。接管规格：根据流量和流体性质，选取经验流速，确定进料管、塔顶蒸汽管、回流液管、塔釜再沸器进液管和蒸汽管的接管规格.
b。全塔高度：包括上下封头、裙座高度。
⑷附属设备设计和选用
①完成塔底再沸器的详细设计计算。
②泵选型。
③换热器选型:对原料预热器、塔顶产品冷却器等进行选型。
④塔顶冷凝器设计选型:根据换热量、回流管内流速、冷凝器高度对塔顶冷凝器设计选型。
⑤原料和产品储罐的设计计算。
⑥输送管路的设计计算。
⑦控制仪表的选择参数。
⑧编写设计说明书
设计说明书是将本设计的详细介绍和说明.设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据,对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果,对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点的工艺流程图，精馏塔、塔板结构和再沸器工艺条件图，计算机程序框图和源程序。
设计说明书具体包括以下内容:封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献；设计体会等。
⑸图纸
用2＃图纸绘制
带控制点的工艺流程图1张;
第二章 设计方案确定及流程说明
塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔
内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求:（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
本设计的任务为分离乙醇—水二元混合物，采用连续精馏流程。本设计采用
泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔.塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐之中。回流比根据经济核算得到,且最适宜回流比与最小回流比的关系范围为min opt R )0.2~1.1(R 。塔底采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐.
⑴ 塔板类型选择
浮阀塔的优点是结构简单、制造方便、造价低；塔板开孔率大，生产能力大；由于阀片可以随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长,塔板效率高。其缺点是处理易结焦、高粘度的物性时,阀片易于塔板粘结,故操作过程中有时会发生阀片脱落和卡死等现象，导致塔板效率下降。但乙醇-水物系属于不易结焦、低粘度物系，因而不存在上述问题。综合考虑各类塔板的优缺点和待分离物系特点，确定选择浮阀塔,类型为常用的F 1型。
⑵ 操作压力的选择
条件设定塔顶操作压力为常压，不需设置真空设备或加压设备。塔底压力略
高于常压，但非常压下物系平衡数据较难获得，故在计算过程中不考虑压力变化引起的物系组成变化和温度变化，这是本设计的一个不足之处。
⑶进料热状况的选择
本设计采用泡点进料，此时,进料热状态参数q=1，精馏段和提馏段气体摩
尔流量相同，体积流量也相近,塔径基本相同.
⑷加热方式的选择
本设计采用间接蒸汽加热，塔底设再沸器，加热蒸汽温度120℃.
⑸能量的利用问题
精馏塔塔底再沸器输入的能量大部分被塔顶冷却剂带走，能量利用率较低,故利用温度较高的产品（乙醇）或副产品(水）以及冷凝后的加热蒸汽对原料液进行余热，也可通过别的方式利用余热.
图2—1乙醇—水精馏塔工艺流程简图
第三章 塔板的工艺设计
3。1 全塔物料衡算
3.1.1 原料液
质量组成（乙醇，下同)0.45F ω= 摩尔组成 0.45/46
0.24250.45/460.55/18
F x =
=+
质量流量 ⨯==⨯31060001013383.8384(/)33024
mF
q kg h
平均摩尔质量 0.2425460.75751824.79(/)F M kg kmol =⨯+⨯= 摩尔流量 =
=13383.8384
539.89(/)24.79
nF q kmol h
3.1.2 塔顶采出液
质量组成 0.93D ω= 摩尔组成 0.93/46
0.83870.93/460.07/18
D x =
=+
质量流量 φωω=⋅⋅
=⨯⨯=0.9913383.83840.456411.29(/)0.93
mD mF F D q q kg h 平均摩尔质量 =⨯+⨯=0.8387460.16131841.4836(/)D M kg kmol 摩尔流量 =
=6411.29
154.49(/)41.4836
nD q kmol h
3。1.3 塔底采出液
质量流量 =-=13383.83846411.296972.5484(/)mW q kg h
质量组成ω
⨯-⨯
== 13383.83840.456411.290.93
0.0087
6972.5484
W
摩尔流量=-=
539.89154.49385.4(/) nW
q kmol h
摩尔组成
⨯-⨯
==
539.890.2425154.490.8387
0.0035
385.4
W
x
平均摩尔质量=⨯+⨯=
0.0035460.99671818.1016(/)
W
M kg kmol
3。2 塔内混合液物性计算
3。2.1 温度
常压下乙醇—水物系的平衡数据见表2,利用拉格朗日插值法(或安托因方程）求的各点温度.
表3—1 常压下乙醇---水系统t—x-y数据
进料温度(泡点)
82.3
82.782.3
82.57
23.3726.0824.2526.08
F
F
t
t
-
-
=⇒=
--
（℃）
塔顶温度（露点)
--=⇒=--78.1578.4178.1578.2578.1589.4383.8789.43
D D t t (℃)
塔底温度(泡点)
--=⇒=--95.5100.095.5
99.170 1.90.33 1.9
W W t t (℃） 精馏段平均温度 ++=
=
=182.5778.25
80.412
2
D F
t t t （℃)
提馏段平均温度 ++=
=
=299.1778.25
90.872
2
W F
t t t (℃）
3。2。2 密度
已知:混合液密度
1
A B
L
A B
ωωρρρ=
+
混合气密度ρ⋅⋅⋅==⋅⋅⋅00022.422.4V
V V M T P T M T P T
3。2.3 平均摩尔质量
错误!精馏段 =180.41t (℃)
液相组成
--=⇒==--1180.779.880.4179.8
43.16%0.431639.6550.7950.79x x
气相组成
--=⇒==--1180.779.880.4179.8
62.59%0.625939.6550.7965.64
y y
所以 =⨯+-⨯=10.431646(10.4316)1830.084(/)L M kg kmol
=⨯+-⨯=10.625946(10.6259)1835.52
(/)V M kg kmol 错误!提馏段 =290.87t (℃）
液相组成
--=⇒==--2295.589.090.8789.0
5.68%0.0568
1.907.217.21x x 气相组成
--=⇒==--2295.589.090.8789.0
32.68%0.326817.0038.9138.91
y y
所以 =⨯+-⨯=20.056846(10.0568)1819.59(/)L M kg kmol =⨯+-⨯=20.326846(10.3268)1827.15(/)V M kg kmol
3.2.4 液相质量组成
精馏段 ωω⨯=
=乙水0.431646
0.66
30.084
=1-0.66=0.34
提馏段 ωω⨯=
=乙’水’0.056846
0.1334
19.59
=1-0.1334=0.8666
3.2。5 纯物质密度
不同温度下乙醇和水的密度见表2
表3—2 不同温度下乙醇和水的密度 精馏段 =180.41t （℃）
乙醇
ρρ--=⇒=--3乙乙858080.4180
734.59(/)730735735
kg m
水
ρρ--=⇒=--3水水858080.4180
971.5376(/)968.6971.8971.68
kg m
提馏段 =290.87t (℃）
乙醇
ρρ--=⇒=--3乙’乙959090.8790
723.304(/)720724965.3
kg m
水
ρρ--=⇒=--3水’水959090.8790
964.6997(/)961.85965.3965.3
kg m
3.2.6 液相密度
精馏段 ρρ-=+⇒=3110.6610.66
1/(
)801.02(/)734.59971.5376
L L kg m
提馏段 ρρ-=+⇒=3220.133410.1334
1/
923.58(/)723.304964.699
L L kg m
3.2.7 气相密度
⋅⋅022.4V
T M T
精馏段 ρ⨯=
=⨯+31273.1535.52
1.23(/)2
2.4(27
3.1580.41)
V kg m
提馏段 ρ⨯=
=⨯+32273.1527.15
0.91(/)22.4(273.1590.87)
V kg m
3.2。8表面张力
二元有机物—水溶液表面张力可用下式计算
公式 4
/1o o 4/1w w 4/1m σ⋅ψ+σ⋅ψ=σσσ
式中，下标w 和o 分别代表纯水和纯有机物，上标σ代表表面层，σψw 和σψo
分别代表水和有机物在表面层内的比体积分数,由下列诸式联立求出：
o
q
w )(lg B ψψ= W B b += σσψψ=o
q
w )(lg b )V q V (
T q 441.0W 3/2w w 3/2O
O σ-σ=
而体积分数w ψ和o ψ分别为
o o w w w w w V x V x V x +=
ψ o
o w w o
o o V x V x V x +=ψ
式中，q 为与有机物特征和大小有关的常数，对于乙醇，q=2。不同温度下乙醇
和水的表面张力见表3
表3—3 不同温度下乙醇和水的表面张力
○1 精馏段 =1
80.41t (℃)
表面张力：
乙醇
σσ--=⇒=--211908016.217.15
17.11(dyn /cm )80.418017.15o o
水
σσ--=⇒=--211908016.217.15
62.522(dyn /cm )80.418017.15
w w
摩尔体积:
乙醇 =
=3046
37.40(/)1.23
V cm mol 水 =
=318
22.47(/)801.02
m V cm mol
已知X 1=0。4316，X W =1—X 1=1—0.4316=0。5684
ψψ=+⨯=
⨯⨯⨯+⨯=22
000002
()()
(0.568422.47)0.431637.40(0.568422.470.431637.40)0.349
w w w w w x v x v x v x v ∴ψψ===-21lg()lg 0.3490.458o
w
B
⨯=⨯-⨯=-+2/32/317.1137.402
0.441(62.52222.48) 1.004
273.1580.412
Q σσψψ===+=-2
11111
()lg
1.462w o b B W σσψψ+=0
1sw s
联立解得 σψ=0.17sw σ
ψ=0
0.83s σσ=⨯+⨯=⇒=1/4
1/41/421
10.1762.5220.8317.145 2.16722.05(dyn /cm )m m 错误! 提馏段 =290.87t （℃）
表面张力：
乙醇
σσ--=⇒=--'
20'01009090.839016.117(dyn /cm )15.216.296.2
水
σσ--=⇒=--'2'01009090.8390
60.542(dyn /cm )58.860.760.7
w
摩尔体积:
乙醇 ==0'346
50.55(/)0.91
V cm mol 水 =
⨯='318
100019.49(/)923.58
w V cm mol
已知X 0’=0.0568 ，X W '=1-X 0’=1—0.0568=0。9432
ψψ=+⨯=
⨯⨯⨯+⨯=22
000002()()
(0.943219.49)0.056850.55(0.943219.490.056850.55)5.54
w w w w w x v x v x v x v 所以：
ψψ===21lg()lg 5.540.744
o
w
B ⨯=⨯-⨯=-+2/32/316.11750.552
'0.441(60.54219.49)0.794
273.1590.872
Q σσψψ==+=-22222
()
lg
0.05q
w o b B W ψψ+=''
1sw s 联立解得 ψ='0.60sw ψ='
0.40s σσ=⨯+⨯=⇒=1/41/41/4'222
0.6060.5420.4016.117 2.47537.53(dyn /cm )m m
3.2.9 粘度
=180.41t （℃)查表得：μμ=⋅⋅乙水0.4（9)=0.35（mpa s ）mpa s
=290.87t (℃）查表得：μμ=⋅⋅’’
乙
水0.4（0)=0.31（mpa s ）mpa s 乙醇和水见表4
表3-4 液体粘度数据关联
根据公式提馏段粘度:
μμμμ⨯⨯⋅1乙1水11=X +（1-）=0.490.4316+0.35(1-0.4316)
=0.4104()
X mpa s
根据公式提馏段粘度：
μμμμ⨯⨯⋅'
'
乙
水
2222=X +（1-）=0.40.0568+0.31(1-0.0568)
=0.3151()
X mpa s
3。2.0 相对挥发度 ①精馏段挥发度：
由====0.4316,0.6259,得0.5684,0.3741A A B B x y x y
α⨯=
==⨯10.62590.5684
2.210.37410.4316
A B B A y x y x ②提馏段挥发度：
由===='
'''0.0568,0.3268,得0.9432,0.6732A
A B B
x y x y α⨯=
=
=⨯1
'''''
0.32680.9432
8.060.67320.0568
A B B A y x y x
3.3 适宜回流比
3。3。1 最小回流比
根据表1,用AutoCAD 软件作出常压下乙醇—水物系的x-y 图（图1)，过塔顶采出点D （0。8387，0.8387）作平衡曲线的切线，故最小回流比读得(图
1）:===10.4791,0.2425q q y x x ，-==-min 0.83870.4791
1.5199
0.47910.2425R
取实际回流比=⋅=⨯=min 1.5 1.5 1.5199 2.2799R R
3。3。2 塔内物料气液相体积流量计算
○，1 精馏段
摩尔流量：
=⋅=⨯=2.2799154.49352.222(/)
L R D kmol h
图3—1 最小回流比
=+⋅=+⨯=(1)(2.27991)154.49506.71(/)V R D kmol h 质量流量：
=⋅=⨯=1130.084(352.222/3600) 2.943(/)L L M L kg s =⋅=⨯=1135.52(506.71/3600)5(/)V V M V kg s
体积流量：
ρ-=
==⨯13311 2.943
3.6710(/)801.02
S L L L m s ρ=
==13115
4.065(/)1.23S V V V m s
错误! 提馏段
摩尔流量：
=+=+='312.222539.89892.112(/)
L L F kmol h
==+=⋅=+='(1)506.71(/)V V L D RD D R D kmol h
质量流量:
=⋅=⨯='2219.59(892.112/3600) 4.855(/)L L M L kg s =⋅=⨯='2227.15(506.71/3600) 3.82(/)V V M V kg s
体积流量：
ρ-=
==⨯23322 4.855
5.2610(/)923.58S L L L m s ρ=
==2322 3.819
4.197(/)0.91S V V V m s
3。3。3 理论塔板数
关于理论板层数的计算，通常可以采用图解法和逐板计算法。 精馏段操作线方程为： +=
+
=+++1
0.69510.22571
1
D n
n x R y x x R R
化工原理课程设计任务书 一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计 二任务要求 设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水 具体工艺参数如下： 原料加料量 F＝100kmol/h ＝273 进料组成 x F 馏出液组成 x ＝0.831 D ＝0.012 釜液组成 x w 塔顶压力 p＝100kpa 单板压降≤0.7 kPa 2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。三主要设计内容 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高 4、设计结果汇总 5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图
目录 3. 3. 3.
20 4 参考文献 (30)
摘要 本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。 通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。本次设计过程正常，操作合适。 关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段
第1章前言 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用
设计 题目板式精馏塔设计 成绩 课程设计主要内容 化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。 本次课程设计的主要思路及内容是： （1）确定流程方案：根据给定任务，选择操作条件、主体设备，确定精馏流程。 （2）精馏塔工艺计算：确定回流比，对全塔进行物料衡算并计算混合气、液操作温度下的物性参数，计算出气、液体积流量。 （3）塔板的设计计算：确定塔板数，进行塔径初步计算，溢流装置的设计计算，筛板布置、流体力学验算及塔板负荷性能图。 （4）塔附件及附属设备设计：通过计算确定接管、筒体、封头、除沫器、裙座、吊柱、人孔等附件的尺寸及型号，计算出塔总体高度，并对预热器、冷凝器、再沸器等附属设备进行设计。 （5）绘制精馏塔的主体设备装配图和带控制点的工艺流程图，编写设计说明书。 指 导 教 师 评 语 建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。 签名：年月日
化工原理课程设计任务书 设计题目：板式精馏塔设计 设计时间：2011年12月~2012年1月 指导老师： 设计任务：年处理35000 吨乙醇-水溶液系统 1.料液含乙醇40% ，馏出液含乙醇不少于94 %，残液含乙醇不大于0.05 % 2.操作条件 ； （1）泡点进料，回流比R= 1.5 R min （2）塔釜加热蒸汽压力：间接0.2 MPa（表压），直接0.1 MPa（绝压）； （3）塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50 ℃； （4）常压操作。年工作日300~320 天，每天工作24 h； （5）设备形式（筛板塔、浮阀塔、泡罩塔等）自选； （6）安装地点：合肥。 设计成果： 1.设计说明书一份（word2003格式）; 2.主体设备装配图一张（1#图纸），带控制点工艺流程图（3#图纸）一张 （AutoCAD2004格式）。
分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件 生产能力：年处理乙醇-水混合液11.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：海南 3.4.2 塔板的工艺设计 1 精馏塔全塔物料衡算 F ：原料液流量（s kmol /） F x ：原料组成（摩尔分数，下同） D ：塔顶产品流量（s kmol /） D x ：塔顶组成 W ：塔底残液流量（s kmol /） W x ：塔底组成 原料乙醇组成： %91.818/8046/2046 /20=+= F x 塔顶组成： %14.8818 /546/9546 /95=+=D x 塔底组成： %078.018 /8.9946/2.046 /2.0=+=W x 进料量： ()[]s m o l F /k 2071.03600 2430018/2.0146/2.0101011/0.1134=??-+???= =年万吨 物料衡算式： W D F += W D F Wx Dx Fx += 联立代入求解：D s kmol /0208.0=， W s kmol /1863.0=
2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 100 0 0 82.7 23.37 54.45 79.3 57.32 68.41 95.5 1.90 17.00 82.3 26.08 55.80 78.74 67.63 73.85 89.0 7.21 38.91 81.5 32.73 59.26 78.41 74.72 78.15 86.7 9.66 43.75 80.7 39.65 61.22 78.15 89.43 89.43 85.3 12.38 47.04 79.8 50.79 65.64 84.1 16.61 50.89 79.7 51.98 65.99 1温度 利用表中数据由拉格朗日插值可求得W D F t t t 、、 ①F t ：21.791.80 .8966.921.77.860.89--=--F t F t ℃41.87= ②D t ：43.8914.8815 .7872.7443.8941.7815.78--=--D t D t ℃17.78= ③W t ：0 078.0100 90.105.95100--=--W t W t ℃82.99= ④精馏段平均温度：79.82217 .7841.8721=+=+=D F t t t ℃ ⑤提馏段平均温度：61.932 2=+=W F t t t ℃ 2 密度 已知：混合液密度： B B A A L a a ρρρ+ = 1 （a 为质量分数，M 为平均相对分子质量） 混合气密度：0 04.22Tp p T v M = ρ
化工原理课程设计-乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计
化工原理课程设计 题目乙醇-水溶液连续精馏塔优 化设计
目录 1.设计任务书……………………………………………………………… 2.英文摘要前言…………………………………………………………… 3.前言 (1) 4.精馏塔优化设 计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.附录 (23) 9.致谢………………………………………………………………… 10.课程设计心得……………………………………………………………
精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 40000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） 3．产品浓度： 90 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.5% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况:泡点进料 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量；
ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装 配图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column. 前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所
分离乙醇-水的精馏塔设计 设计人员： 所在班级：化学工程与工艺成绩： 指导老师：日期：
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于90％； （3）塔顶易挥发组分回收率为99％； （4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24小时连续运行。 （6）操作条件 a）塔顶压强 4kPa （表压） b）进料热状态自选 c）回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e）单板压降 kPa。 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、设计内容： 1、设计说明书的内容 1）精馏塔的物料衡算； 2）塔板数的确定； 3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
5）塔板主要工艺尺寸的计算； 6）塔板的流体力学验算； 7）塔板负荷性能图； 8）精馏塔接管尺寸计算； 9）对设计过程的评述和有关问题的讨论； 2、设计图纸要求； 1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）； 2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）； 五、设计基础数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分 数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔 顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％ 的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶 压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽 压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。 三、设备形式：筛板塔 四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算： 原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740
化工原理课程设计 乙醇——水混合液精馏塔设计 刘入菡 应用化学专业应化1104班学号110130106 指导教师顾明广 摘要 本设计为分离乙醇—水混合物，采用筛板式精馏塔。精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件，实现传质过程的设备。它是利用混合物中各组分挥发能力的差异,通过液相和气相的回流，使混合物不断分离，以达到理想的分离效果。 选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压，进料为泡点进料，回流是泡点回流。塔顶冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加热方式是使用再沸器。 精馏过程的计算包括物料衡算，热量衡算，塔板数的确定等。然后对精馏塔进行设计包括：塔径、塔高、溢流装置。最后进行流体力学验算、绘制塔板负荷性能图. 乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作.浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高.4、气体压强降及液面落差较小.5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统,但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统,浮阀塔也能正常操作。 关键词：乙醇水精馏浮阀塔连续精馏塔板设计
目录 前言 (1) 第一章设计任务书 (2) 1.1、设计条件 (2) 1。2、设计任务 (2) 1。3、设计内容 (3) 第二章设计方案确定及流程说明 (5) 第三章塔板的工艺设计 (7) 3。1、全塔物料衡算 (7) 3。2、塔内混合液物性计算 (8) 3。3、适宜回流比 (15) 3。4、溢流装置 (21) 3。5、塔板布置与浮阀数目及排列 (22) 3.6、塔板流体力学计算 (25) 3。7、塔板性能负荷图 (29) 3。8、塔高度确定 (33) 第四章附属设备设计 (35) 4.1、冷凝器的选择 (35) 4。2、再沸器的选择 (36) 第五章辅助设备的设计 (38) 5。1、辅助容器的设计……………………………………………… 38
目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8) 3.2.2平均分子量 (8) 3.2.3物料衡算 (8) 3.3塔板数的确定 (8) 3.3.1理论塔板数N T的求取 (8) 3.3.2求理论塔板数N T (9) 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) 3.4.1操作压强P m (12)
3.4.2温度t m (12) 3.4.3平均分子量M精 (12) 3.4.4平均密度ρM (13) 3.4.5液体表面张力σm (13) 3.4.6液体粘度μm L， (14) 3.4.7精馏段气液负荷计算 (14) 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) 4.3.1堰长l W (16) 4.3.2出口堰高h W (16) 4.3.3降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16) 4.3.4降液管底隙高度h o (17) 4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17)
4.5塔板流体力学校核 (18) 4.5.1气相通过浮塔板的压力降 (18) 4.5.2淹塔 (18) 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 4.7.1雾沫夹带线 (19) 4.7.2液泛线 (20) 4.7.3液相负荷上限线 (20) 4.7.4漏液线（气相负荷下限线） (20) 4.7.5液相负荷下限线 (21) 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献
化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设 计.doc 化工原理课程设计：乙醇-水精馏塔设计 一、设计任务 本设计任务是设计一个乙醇-水精馏塔，用于分离乙醇和水混合物。给定混合物中，乙醇的含量为30%，水含量为70%。设计要求塔顶分离出95%以上的乙醇，塔底剩余物中水含量不超过5%。 二、设计方案 1.确定理论塔板数 根据给定的乙醇含量和设计要求，利用简捷计算法计算理论塔板数。首先确定乙醇的回收率和塔顶产品的浓度，然后根据简捷计算公式计算理论塔板数。 2.塔的总体积和尺寸 根据理论塔板数和每块理论板的液相体积流量，计算塔的总体积。根据总体积和塔内件设计要求，确定塔的外形尺寸。 3.塔内件设计 塔内件包括溢流管、进料口、冷凝器、再沸器和出口管等。溢流管的尺寸和形状应根据塔径和物料性质进行设计。进料口的位置和尺寸应根据进料流量和进料组成进行设计。冷凝器和再沸器应根据物料的热力学性质和工艺要求进行设计。出口管应根据塔径和出口流量进行设计。 4.塔板设计 每块塔板的设计包括板上液相和气相的流动通道、堰和降液管等。根据物料的物理性质和操作条件，确定液相和气相的流动通道尺寸和形状。堰的
高度和形状应根据液相流量和操作条件进行设计。降液管的设计应保证液相流动顺畅且无滞留区。 5.塔的支撑结构和保温 根据塔的外形尺寸和操作条件，设计支撑结构的形状和尺寸。考虑保温层的设置，以减小热量损失。 三、设计计算 1.确定理论塔板数 根据简捷计算法，乙醇的回收率为95%，塔顶产品的乙醇浓度为95%。 通过简捷计算公式，得到理论塔板数为13块。 2.塔的总体积和尺寸 每块理论板的液相体积流量为0.01m3/min，因此总体积为 0.013m3/min。考虑一定裕度，确定塔的外径为0.6m，高度为10m。 3.塔内件设计 溢流管的尺寸为Φ10mm，形状为直管上升式。进料口的位置位于第3块理论板处，尺寸为Φ20mm。冷凝器采用列管式换热器，再沸器采用釜式 再沸器。出口管采用标准出口管，直径为Φ20mm。 4.塔板设计 每块塔板的液相流动通道采用弓形通道，通道尺寸为Φ10mm。气相流动通道采用直通道，高度为5mm。堰的高度为50mm，形状为三角形堰。降液管采用标准降液管，直径为Φ20mm。 5.塔的支撑结构和保温 采用钢筋混凝土结构作为支撑结构，形状为圆柱形，直径为1m，高度为10m。考虑保温层厚度为5cm。 四、总结 本设计任务针对乙醇-水混合物的分离进行了乙醇-水精馏塔的设计。通过简捷计算法确定了理论塔板数，然后根据总体积和塔内件设计要求确定了塔的外形尺
化工与制药学院 课程设计说明书 课题名称乙醇—水板式精馏塔设计 专业班级11级食品科学与工程01班 学生学号 学生姓名 学生成绩 指导教师 课题工作时间2013.12.11－2013.12.28
武汉工程大学 化工原理课程设计任务书 专业食品科学与工程班级11级01班学生姓名 发题时间：2013 年12 月11 日 一、课题名称 乙醇-水体系板式精馏塔的设计 二任务要求 1原料来自上游的初馏塔，原料乙醇含量：质量分率=35.4 （35+0.1*组号）% 2塔顶产品为浓度92.5%（质量分率）的药用乙醇，设计每天产量为：35.4吨； 3塔釜排出的残液要求乙醇的浓度不大于0.05%（质量分率） 4 工艺操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降<0.7kPa，塔顶全凝，泡点回流，R =（1.1~2）Rmin。 三主要内容 1 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需 的主要仪表与装置； 2 精馏塔的工艺计算与结构设计： 1）物料衡算确定理论板数和实际板数；（可采用计算机编程） 2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整； 3）确定塔板和降液管结构； 4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核；（可采用计算机编程） 5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。 3 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图；（如果精馏段和提馏段设计结果不同，则应分别 绘出） 4 计算塔高和接管尺寸； 5 精馏塔附属设备的计算和选型。 6 设计结果概要或设计一览表； 7 设计小结和参考文献； 8 绘制装配图一张，带控制点的工艺流程图一张（可采用CAD绘图）。
《化工原理课程设计》报告 15000吨/年乙醇~水 精馏装置设计 年级三年级 专业精细化工 设计者姓名XXX 设计单位化工原理课程设计 完成日期2012年 6 月28 日 1
化工原理课程设计任务书 一、课程设计题目 乙醇-水溶液连续精馏塔设计 二、课程设计的内容 1．设计方案的确定 2．带控制点的工艺流程图的确定 3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）4．塔的工艺计算 （1）全塔物料衡算 （2）最佳回流比的确定 （3）理论板及实际板的确定 （4）塔径的计算 （5）降液管及溢流堰尺寸的确定 （6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定 （7）塔板流动性能的校核 （8）塔板负荷性能图的绘制 （9）塔板设计结果汇总表 5．辅助设备工艺计算 （1）换热器的面积计算及选型 （2）各种接管管径的计算及选型 （3）泵的扬程计算及选型 6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）三、课程设计的要求 2
1、撰写课程设计说明书一份 2、工艺流程图一张 3、设备总装图一张 四、课程设计所需的主要技术参数 原料：乙醇-水溶液 原料温度： 30℃ 处理量： 1.5万吨/年 原料组成（乙醇的质量分数）：50% 产品要求：塔顶产品中乙醇的质量分数：90%，92%,94%； 塔顶产品中乙醇的回收率：99% 生产时间： 300天（7200 h） 冷却水进口温度：30℃ 加热介质： 0.6MPa饱和水蒸汽 五、课程设计的进度安排 1、查找资料，初步确定设计方案及设计内容，1-2天 2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天 3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天 六、课程设计考核方式与评分方法 指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。 其中：平时表现20% 设计说明书40% 绘图质量20% 答辩20% 3
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设 计浮阀塔 化工原理课程设计：乙醇水精馏塔设计浮阀塔 引言 乙醇是一种广泛应用的有机化合物，其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。其中，对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。由于乙醇和水的沸点很接近，所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔，以充分分离乙醇和水。 本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例，介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法，以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。 一、浮阀塔的概念及优点 浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。其根据液位高低自动控制阀板开度，使液量自动调节，从而实现了自动调节的效果。它不仅可以减少运行成本，而且可以提高分离效率，是一种高效的精馏设备。 与其他塔板设备相比，浮阀塔有以下优点： 1. 较高的承载能力：浮阀塔可以承载高负荷，因为其在 塔板上的负荷更加均匀。
2. 自动调节的效果：由于准确的液位控制，浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位，从而保证了稳定的操作状态。 3. 优异的分离效果：浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔，可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。 二、乙醇水精馏塔的设计要点 2.1 分离原理 乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点，因此在精馏过程中分离较难。在浮阀塔精馏中，由于塔板上呈波浪形的流形状，液体的流动不断加速和减速，从而促进了液体分离。同时，浮阀可以减小气液流动的阻力，从而有利于提高精馏效率。 因此，乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水，不仅能够有效地分离乙醇和水，并且能够节约能源和提高生产效率。 2.2 浮阀塔的设计计算 在浮阀塔的设计过程中，需要考虑以下因素： 1. 塔板情况：塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。 2. 分离塔高：塔的高度越高，分离效果越好，但成本也相应增加。
大连民族学院 化工原理课程设计说明书 题目：乙醇—水连续精馏塔的设计 设计人：1104 系别：生物工程 班级：生物工程121班 指导教师：老师 设计日期：2021 年10 月21 日~ 11月3日 温馨提示：本设计有一小局部计算存在错误，但步骤应该没问题
化工原理课程设计任务书一、设计题目 乙醇—水精馏塔的设计。 二、设计任务及操作条件 1.进精馏塔的料液含乙醇30%〔质量〕，其余为水。 2.产品的乙醇含量不得低于92.5%〔质量〕。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%〔质量〕。 4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。 5.操作条件 〔1〕精馏塔顶端压强 4kPa〔表压〕。 〔2〕进料热状态泡点进料。 〔3〕回流比R=2R min。 〔4〕加热蒸汽低压蒸汽。 〔5〕单板压降≯0.7kPa。 三、设备型式 设备型式为筛板塔。 四、厂址 厂址为大连地区。 五、设计内容 1.设计方案确实定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计 〔1〕塔高、塔径及塔板结构尺寸确实定。 〔2〕塔板的流体力学验算。 〔3〕塔板的负荷性能图。 4.设计结果概要或设计一览表 5.辅助设备选型与计算 6.生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图 7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论
目录 前言 (1) 第一章概述 (1) 1.1塔型选择 (1) 1.2操作压强选择 (1) 1.3进料热状态选择 (1) 1.4加热方式 (2) 1.5回流比的选择 (2) 1.6精馏流程确实定 (2) 第二章主要根底数据 (2) 2.1水和乙醇的物理性质 (2) 2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3) 2.3 A,B,C—Antoine常数 (4) 第三章设计计算 (4) 3.1塔的物料衡算 (4) 3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4) 3.1.2 平均分子量 (4) 3.1.3 物料衡算 (4) 3.2塔板数确实定 (4) 的求取 (4) 3.2.1 理论塔板数N T 3.2.2 全塔效率E 的求取 (5) T 3.2.3 实际塔板数N (6) 3.3塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 3.3.1操作压强P (6) m (6) 3.3.2温度t m 3.3.3平均摩尔质量M (6) m 3.3.4平均密度ρ (7) m 3.3.5液体外表张力σm (8) 3.3.6液体粘度μL m (8)
1.引言 1.1.精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液（气相冷却而成）是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质,精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低.精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分,纯高沸点组分则留在塔底。 1.2.精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔.常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： ①生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。 ②效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 ③流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达 到所要求的真空度。 ④有一定的操作弹性:当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使 效率发生较大的变化。 ⑤结构简单，造价低，安装检修方便. ⑥能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等. 1.3常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多,如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。 由于浮阀塔有如下优点: ①生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑,其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20％～40％，与筛板塔接近。 ②操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 ③塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小,塔板效率高. ④气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。 ⑤塔的造价较低,浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50％～80％，但是比筛板塔高 20％～30。 而且近几十年来,人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整,因此设计浮阀塔比较合适.
化工原理课程设计乙醇水 连续浮阀精憾塔的设计Newly compiled on November 23, 2020
化工原理课程设计 乙醇•水连续精馆塔的设计 姓名 学号 年级 专业化学工程与工艺系（院）化学化工学院 指导教师张杰 2013年6月
第一章绪论 第二章塔板的工艺设计 (3) 精憾塔全塔物料衡算 (3) 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (3) 理论塔板的计算 (8) 2.4塔径的初步计算 (10) 溢流装置 (11) 塔板布置及浮阀数目与排列 (12) 第三章塔板的流体力学计算 (14) 气相通过浮阀塔板的压降 (14) 淹塔 (15) 液沬夹带 (15) 塔板负荷性能图 (16) 第四章附件设计 (20) 接管 (21) 筒体与封头 (22) 除沬器 (22) 裙座 (22) 吊柱 (22)
人孔 (23) 第五章塔总体高度的设计23
第六章塔附属设备设计 (23) 确定冷凝器的热负荷2 (23) 冷凝器的选择 (24) 参考书目 (24) 主要符号说明 (25) 结束语26
（-）设计题目 乙醇-水连续精锚塔的设计 （-）设计任务及操作条件 1）进精锚塔的料液含乙醇30% （质量分数，下同），其余为水； 2）产品的乙醇含量不得低于93% ；3）残液中乙醇含量不得高于％；4）每年实际生产时间：7200小时/年，处理量：80000 0$/年； 5）操作条件 а）塔顶压力：常压b）进料热状态：饱和液体进料（或自选） c）回流比：R= d）加热方式：直接蒸汽e）单板压降：＜ （三）板类型 浮阀塔 （四）厂址 临沂地区 （五）设计内容 1、设计说明书的内容 1）精锚塔的物料衡算； 2）塔板数的确定； 3）精锚塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4）精锚塔的塔体工艺尺寸计算； 5）塔板主要工艺尺寸的计算； б）塔板的流体力学验算；
燕京理工学院 Yanching Institute of Technology （2017）届制药工程专业课程设计任务书 题目：乙醇——水混合液精馏塔设计 学院：化工与材料工程学院专业：制药1301 学号： 130120004 姓名：张世宇 指导教师：林贝 教研室主任（负责人）：林贝 2016 年 09月 25 日
化工原理课程设计 乙醇——水混合液精馏塔设计 张世宇 制药工程1301班学号130120003 指导教师林贝 摘要 本设计是以乙醇――水混合液为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。关键词：乙醇-水精馏筛板塔连续精馏塔板设计
目录 前言 (1) 第１章设计任务书 (2) 第2章设计方案的确定及流程说明 (3) 第2.1节设计方案的确定 (3) 第2.2节设计流程 (5) 第3章精馏塔的工艺设计 (6) 第3.1节精馏塔的物料衡算 (6) 第3.2节理论板的计算 (7) 第3.3节平均参数的计算 (11) 第3.4节塔径的初步设计 (15) 第3.5节塔高的计算 (17) 第４章塔板结构设计 (19) 第4.1节溢流装置计算 (19) 第4.2节塔板及筛板设计 (20) 第4.3节塔板流体力学验算 (21) 第5章塔板负荷性能图 (24) 第5.1节雾沫夹带线 (24) 第5.2节液泛线 (24) 第5.3节液相负荷上限线 (25) 第5.4节漏液线 (25) 第5.5节液相负荷下限线 (26) 第5.6节塔板负荷性能图 (26) 第6章附属设备设计 (27) 第6．1节冷凝器 (27) 第6.2节再沸器 (28) 第7章设计结果汇总 (30) 第7.1节各主要流股物性汇总 (30) 第7.2节筛板塔设计参数汇总 (30)
摘要 本设计采用板式精馏塔（浮阀塔）分离乙醇—水溶液，年处理量10620吨，进料组成（质量分数）35.4%，塔顶产品组成92.5%，塔底产品组成0.05%。首先找出乙醇—水溶液的气液平衡数据，然后利用Excel作图，求出最小回流比为3.23,，再建立总费用和最小回流比之间的关系，求出实际回流比为6.46，逐板计算确定理论板数，利用塔板效率求出实际板数，然后对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，计算圆整得塔径D T=1.2m，塔高H=30.2m。进而对塔的流体力学性能进行验算，利用塔设备的强度要求确定塔体壁厚，再利用产量和分离要求确定塔的附属设备及其尺寸，使之符合要求。 关键词：浮阀塔；回流比；实际板数；工艺尺寸 Abstract The design use the float valve tower distilling and separating the ethanol-water solution, the handing capacity is 10620 tons ,the feed composition (wt%) is 35.4%, the composition of top product is 92.5% and the bottom is 0.05%.At first , we find some necessary date and then use “Excel” to make a drawing and obtain our minimum reflux ratio. Next , we establish the pattern between the reflux ratio and the total cost to select our optional reflux ratio .The reflux ratio is 6.46, and the theoretical and practical plate number of our tower is 13 and 26. We also calculated the size of the tower and the plate and we obtain that the diameter of the tower is 1.2 meters, the height of the tower is 30.2 meters. After the liquid mechanic calculation of the tower, it is suitable to the capable of this floating valve tower. By calculating the intensity of the tower , we can get the thickness of the tower ,then use the production and separation requirements to determine the size of the ancillary equipments of the tower. Keywords: ethanol-water solution; float valves; optional reflux ratio; liquid mechanic calculation; technology dimension